Ефект на животновъдството върху азотните емисии

Ако не ви се чете цялата статия, запомнете следното:

Повечето от нас са чували максимата, че отровата е в дозировката. В тази статия ще покажем, че ключът понякога се крие и в комбинацията, не само в количеството. Примерът, който ще ви покажем е азота. Сам по себе си той е може би вторият най-полезен газ след кислорода, тъй като изгражда 78% от атмосферата и когато е в своята молекула N₂ е инертен и безвреден, даже може да ви напомпа и гумите на колата.

Но, когато се комбинира със своите другари водород или кислород се превръща в много непослушно момче, което може да направи много бели. В тази статия ще разгледаме, какви са въпросните бели, защо се случват ( както обикновено ни е виновно месото и животновъдството) и какво може да се направи, за да се укроти лошото момче.

Проблемните съединения, за които говорим са следните:

• Амоняк (NH₃)
• Азотни оксиди (NOₓ)
• Азотен оксид (N₂O)
• Нитрати (NO₃⁻)
• Нитрити (NO₂⁻)

Тези форми са биологично и химически активни.

Ефекти върху атмосферата

Амоняк (NH₃)

Отделясе главно от животински тор и прилагане на синтетични торове.
Ефекти:

• Реагира с киселини (SO₂, NOₓ) → образува фини прахови частици (PM2.5)
• 5 допринася за:
  • Респираторни заболявания
  • Сърдечно-съдови заболявания
  • Преждевременна смъртност

Данни за ЕС:

• Около 93% от емисиите на амоняк идват от селското стопанство
• По-голямата част от животновъдството и оборския тор

Следователно амонякът е основен замърсител на въздуха.

Азотни оксиди (NOₓ)

От горене (транспорт, промишленост), но също и от някои почвени процеси.

Ефекти:

• Допринасят за смога – като например този над София
• Образуват тропосферен озон
• Киселинни дъждове

По-малко типични за животновъдството от братовечедните им NH₃ и N₂O.

Дисбаланс на хранителните вещества

Високото съдържание на азот благоприятства:

• Бързорастящи видове
• Треви пред диви цветя
• Азотолюбиви растения пред богати на биоразнообразие съобщества

Резултат:

• Опростени екосистеми

По-ниско видово богатство

Еутрофикация

Азот + фосфор е равносилно на обогатяване с хранителни вещества. На пръв поглед нищо лошо, но какво всъщност се случва?
Последователност:

1. Цъфтеж на водорасли
2. Умиране на водорасли
3. Разлагане на бактерии
4. Изчерпване на кислорода
5. Умиране на риби

Резултати:

• Мъртви зони в крайбрежните води
• Загуба на водно биоразнообразие
• Цъфтеж на токсични цианобактерии и получаваме лилава вода

Селското стопанство е доминиращият източник на оттичане на хранителни вещества в Европа.

Краткото обобщение на споменатото досега, можете да намерите в таблицата долу:

Механизми

След като разгледахме какви вреди може да нанесе излишъкът от азот и неговите съединения, сега ще рагледаме, как се получават те.

Производство на синтетични торове

Химичната реакция е:
N₂ + H₂ → NH₃

Този индустриален процес:

• Превръща инертния азот в реактивен азот
• Произвеждат се около 190 милиона тона амоняк годишно в световен мащаб

След прилагане:

• Част от азота се абсорбира от културите
• Голяма част от това количество се губи в околната среда

Добитък и цикъл на оборския тор

Животните консумират протеини → отделят 60–90% от приема си на азот.
Азот се отделя при:

• В помещенията → изпаряване на NH₃
• По време на съхранение → NH₃ + N₂O
• След прилагане на тор на полето → NH₃ + NO₃⁻ + N₂O

Добитъкът умножава емисиите на азот, защото:

• Концентрира азота
• Увеличава общото отделяне на азот

Количествен ефект (ЕС + Глобално)

Ето общи данни:

• Селско стопанство на ЕС:
• Около 93% от емисиите на амоняк са от селското стопанство
• Около 70% от емисиите на N₂O са от селското стопанство
• По-голямата част от замърсяването на подземните води с нитрати също така идва от селското стопанство

Дял на животновъдството:

• Около 73% от въздействията от замърсяването на водите
• Около 80% от въздействията от подкиселяването
• Доминиращ фактор за емисиите на NH₃

Глобално:

• Фиксацията на азот от човека вече надвишава естествената земна фиксация
• Създаването на реактивен азот се е удвоило приблизително от 1950 г. насам
• Планетарната граница за азот е превишена с ~2×–3×

Как начина ни на хранене влияе на азотния цикъл и как можем да моделираме този ефект?

Защо начинът ни на хранене всъщност е фактор в азотния цикъл

Емисиите на азот се увеличават с:

• Общо количество торове
• Производство на фуражи
• Популацията на добитъка
• Производство на оборски тор

Системите за животновъдство са азотни усилватели:

👉 Животните преобразуват само 10–40% от фуражния азот в годен за консумация протеин
👉 Останалата част се превръща в оборски тор и емисии

Така че намаляването на търсенето на месо и респективно производството на добитък намалява:

• Търсенето на торове
• Площта заета с фуражни култури
• Оборския азот
• Емисиите на амоняк
• Емисиите на N₂O
• Изтичането на нитрати в почвите и водите

Какво показват моделните проучвания
🇪🇺 ЕС: Leip et al. (2022) — „Намаляване наполовина на загубите на азот“
Това е едно от най-важните скорошни проучвания на ЕС.

Основна констатация:

• Само техническите мерки не могат да намалят наполовина емисиите на азот.
• Необходима е значителна промяна в диетата.

Ключови резултати:

• Комбиниране на подобрения в ефективността + промени в диетата → до 49–70% намаление на загубите на азот
• Само промяна в диетата би довела до 20–40% намаление
• Само технически мерки би довела до често под 20%

Най-ефективният сценарий би бил следния:

• Намалена производителност на животновъдството
• Намалена консумация на месо
• Увеличен прием на растителни протеини

Потенциал за количествено намаляване на емисиите на азот
Нека го определим количествено ясно.

Настояща ситуация с азота в ЕС:
Селското стопанство е доминиращ източник:

• Около 93% от емисиите на амоняк
• Около 70% от емисиите на N₂O
• По-голямата част от замърсяването с нитрати

Отглеждането на добитък, а не самите животники е отговорно за:

• Около 70–80% от въздействието на селското стопанство, свързано с азота

Мечтан сценарий

50% намаление на консумацията на месо в ЕС
Въз основа на модели на азотен поток, възможните намаления са:

• Емисии на амоняк ↓ 30–50%
• Излужване на нитрати ↓ 20–40%
• Емисии на N₂O ↓ 15–30%
• Общ азотен излишък ↓ ~30–45%

Това са ефекти на системно ниво, защото добитъкът е движеща сила в търсенето на фуражи.

Идеи, как може това да бъде постигнато:
Промяната в диетата на хората би намалила загубите на азот по 5 начина:

1.По-малко производство на фуражи
↓ използване на торове
↓ загуби от нитрификация на почвата
↓ емисии на N₂O

2. По-малко оборски тор
↓ изпаряване на NH₃
↓ оттичане на нитрати
3.По-малко отделяне на азот
Общото количество на азот, постъпващ в системата, намалява.

4.По-висока ефективност на използване на азот (NUE)
Растителните системи, които биха заменили тези за отглеждане на животни преобразуват азота по-ефективно в годен за консумация протеин.

5.Намалена свръхконсумация на протеини
Западните диети често надвишават нуждите от протеини → отделя се излишен азот.

Кои промени в диетата са най-важни?
Не всички намаления са еднакви.

Намаляването на говеждото месо и млечните продукти има най-голямо въздействие
Преживните животни могат да се похвалят с:

• Високо търсене на фуражи
• Високо съдържание на азот в оборски тор

Високи емисии на амоняк

Намаляването на свинското и птичето месо има умерено въздействие
По-ниско от говеждото, но все пак значително поради системите, базирани на фуражи.

Увеличаване на бобовите растения
Бобовите растения:

• Фиксират атмосферния азот биологично
• Изискват по-малко синтетични торове
• Увеличават азотната ефективност
• Увеличават нашата ректална експресивност, но това няма отношение към атмосферата, освен тази вкъщи

Заместването на животинския протеин с бобови растения осигурява най-голямо увеличение на азотната ефективност.
Знаем, че вече ви болят очите от четене и нямате търпение да осмислите всичко, затова при представяме следната таблица за конвертирането на азот в протеин и ви оставяме на мира.